心血管内分泌系统在维持血管张力和体液平衡中扮演重要角色,而在心脏疾病的进展过程中,该系统会发生复杂的代偿性激活,如交感神经系统的过度活跃及肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)的上调。这些机制虽然在初期有助于维持心输出量,但长期激活会导致心肌功能恶化、纤维化及心肌重塑等不良后果。此外,内皮素-1、血管加压素等神经内分泌激素在心血管系统中的作用,也在疾病状态下显著增强。
传统上,心血管内分泌研究主要依赖啮齿类动物模型(如大鼠和小鼠)。尽管这些模型提供了基因可控性和实验环境一致性的优势,但它们与人类在基因结构、疾病病理及心血管内分泌机制上存在显著差异。例如,啮齿动物对血管紧张素II(ANG II)的生成更加依赖血管紧张素转换酶(ACE),而人类及其他较大动物则更多依赖胰凝乳蛋白酶(chymase)。更重要的是,啮齿动物的心脏疾病多为实验诱导,与人类自然发生疾病存在较大差异。
相比之下,犬猫作为自然发生心脏病的动物模型具有显著优势。这些动物不仅与人类共享生活环境,受到相似的环境和行为因素影响,而且它们的心血管内分泌调控机制与人类高度相似。同时,犬猫的某些心脏病(如扩张型心肌病、肥厚型心肌病及二尖瓣黏液样退行性病变)在病理表现和进展过程上,与人类几乎一致。因此,犬猫模型为心血管内分泌研究及疾病治疗提供了独特的机会。
心血管内分泌学中的关键激素及其在犬猫模型中的应用
1. 利钠肽系统(Natriuretic Peptides, NPs)
利钠肽(如心房利钠肽ANP和B型利钠肽BNP)在心脏疾病中发挥重要的诊断和预后作用。这些激素在心脏容量负荷和压力超负荷时释放,具有促进利尿、扩血管及抑制心肌肥厚的作用。在犬猫中,与人类类似,NT-proBNP和BNP的浓度随心脏疾病的严重程度升高,尤其在扩张型心肌病(DCM)和肥厚型心肌病(HCM)中表现显著。NT-proBNP浓度不仅可以区分充血性心力衰竭(CHF)和呼吸道疾病,还对疾病分期和预后评估具有预测价值。
然而,由于犬猫种群之间利钠肽水平存在显著差异(如品种、年龄、性别影响),且血浆利钠肽浓度受体力活动和病理状态影响较大,目前在犬猫模型中仍需进一步研究以明确其参考值和适用性。
2. 肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)
RAAS在心血管疾病的病理进程中扮演核心角色。研究发现犬猫在心脏疾病的无症状阶段,RAAS活性已显著上调,尤其在DCM中表现明显。然而,在二尖瓣黏液样退行性病变(MMVD)中,RAAS的激活程度随疾病严重程度变化不一。此外,RAAS的局部激活,如心肌内ANG II生成的增加,被认为是促进心肌纤维化和心室重塑的重要因素。尽管RAAS相关标志物在犬猫模型中的研究尚不完善,但尿液醛固酮水平的升高已被证实与心脏扩张程度相关。
3. 内皮素-1(Endothelin-1, ET-1)
ET-1是一种强效的血管收缩剂,其水平在犬猫的心肌病中普遍升高,并与心脏重塑和病理改变密切相关。在犬DCM和猫HCM中,ET-1的升高被认为是预测疾病进展的潜在标志物。然而,不同研究结果存在一定差异,可能与品种、年龄和实验条件相关。
犬猫模型的独特优势与未来应用
犬猫的自然发生心脏病模型具有以下独特优势:
- 自然发病的真实性:犬猫的心脏病进展模式与人类相似,且缺乏动脉粥样硬化的干扰,为纯粹研究心肌疾病提供了理想条件。
- 基因相似性和环境因素的共享:纯种犬猫由于品种内基因高度相似,能够在较小样本量下识别致病基因;同时,犬猫与人类共享生活环境,使得其研究结果更具可翻译性。
- 心血管系统的解剖及生理相似性:尽管犬猫的四足运动模式与人类有所不同,但其基本的血压、血容量及内分泌调节机制与人类高度一致。
未来的研究应重点关注犬猫模型中品种差异的系统性分析,尤其是在利钠肽、RAAS和ET-1等内分泌标志物的表达及响应机制方面。此外,进一步开发犬猫心血管生物标志物的检测方法,将为早期诊断和个体化治疗提供更科学的依据。
参考文献:
Cardiovascular endocrinology in naturally occurring canine and feline models